聲場分析在大型高鐵站房候車廳客運(yùn)廣播中的應(yīng)用

何東澤

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電通院，北京 102600）

在我國高速鐵路快速發(fā)展的大環(huán)境下，大量高鐵站房隨之興建，客運(yùn)站房建設(shè)迎來了一個(gè)快速發(fā)展的重要時(shí)期，客運(yùn)站房的設(shè)計(jì)和建設(shè)質(zhì)量要求逐步提高。

車站客運(yùn)廣播系統(tǒng)作為鐵路旅客服務(wù)信息系統(tǒng)的重要組成部分，為車站旅客提供購票、進(jìn)站、候車、出站、引導(dǎo)和公共宣傳廣播，為車站客運(yùn)服務(wù)人員提供客運(yùn)生產(chǎn)信息廣播及辦公等區(qū)域公共廣播?？瓦\(yùn)廣播系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量影響了鐵路旅客服務(wù)水平、旅客對乘車服務(wù)的直觀感受。因此，應(yīng)保證客站具有良好的聲學(xué)環(huán)境，提高客運(yùn)站的服務(wù)質(zhì)量，開展大型高鐵站房客運(yùn)廣播聲場環(huán)境的相關(guān)研究具有積極的意義。

本文甄選一個(gè)有代表意義的大型高鐵站房-徐州東站房，該站房建筑裝修材料已由主管部門審定，且客運(yùn)廣播系統(tǒng)采用了分布式聲源方式，對該站房進(jìn)行聲場分析，得出較優(yōu)的廣播揚(yáng)聲器布置設(shè)計(jì)方案，為工程方案實(shí)施提供參考依據(jù)。

1 大型高鐵站房候車廳建模

（1）首先采用草圖大師對建筑專業(yè)提供的徐州東站房高架候車廳平立剖圖紙進(jìn)行模型建立。徐州東站房高架候車廳長度約為127 m，寬度約為73 m，高度約為17 m。

（2）將上述建的模型導(dǎo)入專業(yè)聲學(xué)仿真軟件，再在聲學(xué)軟件中設(shè)置候車廳內(nèi)外墻、吊頂、地面等采用的吸聲材料，計(jì)算廳內(nèi)混響時(shí)間值[1]，若該值未達(dá)到相關(guān)規(guī)范中混響時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)要求，需重新選取吸聲材料，直到混響時(shí)間達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。由于混響時(shí)間值（RT）由相關(guān)的建筑及環(huán)境參數(shù)決定，無法由電聲設(shè)計(jì)所改變，建筑裝修材料已經(jīng)通過計(jì)算和審定，因此，廣播聲場優(yōu)化設(shè)計(jì)只能在既定建筑聲學(xué)環(huán)境條件下，通過對揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器型號、數(shù)量、安裝位置以及角度等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，為后續(xù)廣播揚(yáng)聲器布置方案奠定了基礎(chǔ)。

徐州東站房候車廳內(nèi)墻采用3 mm鋁板，外墻采用玻璃幕墻（BLC），吊頂采用鋁合金板（JX4-4CKLBT），地面采用灰色花崗石（MARBLE）。對候車廳混響時(shí)間進(jìn)行了仿真計(jì)算。

候車廳在500～1 000 Hz時(shí)，混響值在1.6 s左右，參閱《體育建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ131—2003）及《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50356—2005），在500～1 000 Hz時(shí)，混響時(shí)間應(yīng)小于1.7 s。徐州東站高架候車廳的混響時(shí)間滿足普通廳堂混響時(shí)間的要求[2-3]?；祉憰r(shí)間仿真圖如圖1所示。

圖1 混響時(shí)間

2 聲場仿真與分析

結(jié)合先進(jìn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及國內(nèi)其他站房客運(yùn)廣播的實(shí)際狀況，本文選擇了兩種廣播揚(yáng)聲器布置設(shè)計(jì)方案，分別進(jìn)行仿真和數(shù)據(jù)收集，并進(jìn)行對比分析，得出更優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

2.1 方案一

高架候車廳研究方案一三維視圖如圖2所示，方案一揚(yáng)聲器平面布置圖如圖3所示。

圖2 揚(yáng)聲器設(shè)置三維圖

圖3 揚(yáng)聲器平面布置圖

按照座椅高度等因素考慮，在1.2 m高度設(shè)置聽音區(qū)（人坐高約為1.2 m），圖2中候車廳底部內(nèi)矩形深灰色區(qū)域即為所設(shè)聽音區(qū)。

方案一候車廳揚(yáng)聲器采用500 W壁掛揚(yáng)聲器，壁掛高度選擇為2.5 m。

對方案一進(jìn)行仿真和數(shù)據(jù)收集，得到了直達(dá)聲壓級、總聲壓級、C7、C50、ALC及STI[4]6個(gè)聲學(xué)評價(jià)指標(biāo)的值，結(jié)果如表1所示。

表1 方案一聲場仿真結(jié)果

2.2 方案二

研究方案二高架候車廳的三維視圖與方案一圖2一致。方案二候車廳揚(yáng)聲器的布放位置與方案一的位置一致。

對方案二進(jìn)行仿真和數(shù)據(jù)收集，得到了直達(dá)聲壓級、總聲壓級、C7、C50、ALC及STI6個(gè)聲學(xué)評價(jià)指標(biāo)的值，結(jié)果如表2所示。

表2 方案二聲場仿真結(jié)果

2.3 測試數(shù)據(jù)分析

聲壓級：火車站候車廳內(nèi)聲壓級信噪比不應(yīng)低于10 dB，背景噪聲在70～76 dB之間，因此，各位置總聲壓值應(yīng)不低于80～86 dB。根據(jù)總聲壓級（Total SPL）的計(jì)算結(jié)果，兩種方案均滿足聲壓級標(biāo)準(zhǔn)要求，方案一聲壓級大于方案二。聲場不均勻度：根據(jù)聲場仿真結(jié)果兩種方案中心頻率為1 000 Hz時(shí)，方案一的總聲壓最大值和最小值之差為11.17 dB，方案二總聲壓最大值和最小值之差為9.58 dB，方案二聲場不均勻度更優(yōu)。C7：該值應(yīng)高于-15 dB，越接近0，聲音效果越好。根據(jù)聲場仿真結(jié)果，方案一和方案二的C7平均值均大于-15dB，達(dá)到聲學(xué)要求，其中方案一C7平均值相較于方案二更接近0 dB。C50：該值大于-5 dB均可被認(rèn)為具有良好的可懂度。聲場仿真結(jié)果表明，方案一和方案二的C50平均值均大于-5 dB，達(dá)到要求，且方案一優(yōu)于方案二。AlC：該值為0代表沒有清晰度損失，100%代表清晰度全部損失。清晰度0～7%表示非常好，7%～11%表示良好，11%～15%表示清晰，15%～18%表示較差。兩個(gè)方案的AlC清晰度損失百分比的結(jié)果均為清晰至非常好，且方案一ALC聲學(xué)評價(jià)指標(biāo)優(yōu)于方案二。STI：聲場仿真結(jié)果表明，方案一和方案二的STI語音傳輸指標(biāo)結(jié)果均為良好和非常好，方案一STI語音傳輸指標(biāo)優(yōu)于方案二。綜合聲場仿真結(jié)果，兩個(gè)方案的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求，且方案一大多數(shù)指標(biāo)均好于方案二，本次研究推薦采用方案一，即揚(yáng)聲器壁掛高度為2.5 m。

3 結(jié)語

本文選擇徐州東站候車廳作為研究對象，對其客運(yùn)廣播進(jìn)行了聲場分析，通過聲學(xué)仿真軟件，對該站房候車廳進(jìn)行建模仿真，對比了兩種廣播揚(yáng)聲器布置設(shè)計(jì)方案，得出最優(yōu)化的方案。在聽音效果方面，該方案符合國家現(xiàn)行規(guī)范要求，滿足了旅客出行的需求，為工程實(shí)施提供一定的參考依據(jù)。